Биологические барьеры организма

На своем пути к месту действия (к «мишени» в клетке) лекарству приходится преодолевать многочисленные барьеры. В зависимости от числа и характера клеточных слоев барьеры имеют разную степень сложности и по-разному проницаемы для лекарственных веществ.

Виды барьеров:

- слизистые желудка и кишечника, ротовой полости и носоглотки, кожные покровы;

- гематоэнцефалический (отделяет кровь от внутренней среды организма);

- гистогематический (капиллярный);

- плацентарный (разделяет кровообращение матери и плода);

- эпителий молочных желез;

- почечный.

Строение биологического барьера:

Любой барьер построен из суммы оболочек (мембран) входящего в него клеток, а эти мембраны в целом имеют много общего в своем строении, хотя и выполняют разные функции.

Согласно современным представлениям, любой биологический барьер представляет собой двойной слой фосфолипидов. Гидрофильные головки фосфолипидов обращены к внешней и внутренней поверхностям мембраны, омываются водой. Также в толще мембране имеются гидрофобные углеводородные хвосты, которые плотно прилегают друг к другу и формируют практически непроходимый слой для сильно полярных водорастворимых веществ.

В липидную основу мембраны погружены многочисленные белковые молекулы разных размеров и подвижности. Некоторые пронизывают мембрану насквозь, образуя трубки – каналы со специфической проводимостью для ионов (натрий, калий, кальций, хлор). Обычно в невозбужденной клетке вход в такие каналы заперт зарядом, противоположным по знаку заряду проводимого иона. Под влиянием некоторых факторов (медиаторы, гормоны, нервный импульс) каналы могут открываться для своих ионов. Перемещение ионов идет из среды с большей концентрацией в среду с меньшей.

Механизмы прохождения лекарственных веществ через клеточные мембраны:

1. Диффузионный транспорт (пассивная диффузия). Липидорастворимые вещества (этиловый спирт, диэтиловый эфир, фторотан), а также некоторые яды (спирты, бензол, хлороформ, ацетон) легко растворяются в липидной основе мембран и перемещаются внутрь клетки путем диффузии до тех пор, пока их концентрация по разные стороны мембраны не станет одинаковой.

2. Фильтрационный или конвекционный транспорт. В липидном слое мембраны взвешены подвижные молекулы белков, которые формируют временные поры, способные перемещаться в обоих направлениях. Они проводят внутрь клетки воду. С током воды могут фильтроваться внутрь клетки некрупные, незаряженные и водорастворимые молекулы типа сахаров. Направление движения и его скорость зависит от разницы концентраций вещества по сторонам мембраны и скорости потока воды.

Это основные варианты проникновения через клеточные мембраны лекарственных веществ. Но также имеются и другие, имеющие более частный характер.

3. Облегченный транспорт. Характерен для некоторых жизненно важных для клеток веществ (глюкоза, аминокислоты). Для них в мембранах имеются каналы со специфическими белками – переносчиками (пермеазы). Эти белки избирательно связываются со своими метаболитами и переносят их внутрь клетки, даже если концентрация их там выше, при этом сами остаются в толще мембраны.

4. Активный транспорт. Отличается от облегченного тем, что белки – переносчики используют энергию, получаемую при гидролизе АТФ, которая необходима для транспорта веществ против их концентрационного или электрохимического градиента. Переносятся аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые азотистые основания.

5. Пиноцитоз. Переносимое вещество конкурирует с определенным участком поверхности мембраны, и этот участок прогибается внутрь, края углубления смыкаются, образуется пузырек с транспортируемым веществом. Он отшнуровывается от внешней поверхности мембраны и переносится внутрь клетки. Так поступают в клетку некоторые белки, полипептидные гормоны.

На всасывание лекарственных веществ большое влияние оказывает рН среды. Если препарат является слабой кислотой, то в желудке, как правило, он находится в неионизированной форме, хорошо всасывается. Если лекарственные препарат является слабым основанием, то в желудке он ионизируется и не всасывается, а поступает в кишечник, где среда щелочная. Там он переходит в неионизированную форму и всасывается в различные отделы кишечника. Препараты, которые являются сильными кислотами и основаниями, не всасываются из ЖКТ, их можно вводить только инъекционным путем.